13.1 Өлшеу міндеттері

Өлшеу – құрылымдық элементтердің толық тізбектерінің өзара әрекеттерінен тұратын күрделі процесс. Оларға: өлшеу есептері, өлшеу объектісі, өлшеу принциптері, әдістері, құрылғылары мен олардың модельдері, өлшеу шарттары, өлшеу субъектілері, өлшеу нәтижелері мен қателіктері кіреді.

Әрбір өлшеудің бастапқы элементі болып оның міндеті (мақсаты) жатады. Кез-келген өлшеудің міндеті таңдап алынған яғни өлшенетін ФШ-ның мәнін берілген шартта қажетті дәлдікте алу болып табылады. Өлшеу есебінің қойылымын өлшеу субъектісі – адам жүзеге асырады. Есептің қойылымы кезінде өлшеу объектісі нақтыланады, онда өлшенетін ФШ белгіленіп, қажетті өлшеу қателігі анықталады.

Өлшеу объектісі – нақты физикалық объект, онық қасиеті бір немесе бірнеше өлшенетін физикалық шамалармен сипатталады. Оның көптеген қасиеттері бар және басқа объектілермен көпжақты және күрделі байланыста болады. Өлшеу субъектісі – адам объектіні толығымен, оның қасиеттері мен байланыстарын барлық жағынан өзіне елестете алмайды. Осыған орай субъектінің объектімен өзара байланысы объектінің математикалық моделі негізінде ғана бола алады.

13.2 Өлшеу принциптері мен әдістері

Өлшеу ақпараттары, яғни өлшенетін ФШ-ның мәндері жөніндегі ақпараттар, өлшеу сигналдарында болады. Өлшеу сигналы – ол өлшенетін ФШ туралы мөлшерлі ақпараттардан тұратын сигнал. Ол шығыс ӨЖ-нің кірісіне кіреді де, адамның (өлшеу субъектісі) тікелей қабылдап алуына қолайлы, не тізбекті өңделу мен берілуге қолайлы сигналға түрленеді. Өлшеу субъектісі өлшеу принциптерін, әдістерін және өлшеу құралдарын таңдап алуды жүзеге асырады. 

Өлшеу принципі - өлшеу негізделген физикалық принциптердің жиынтығы, мысалы электрлік кернеуді өлшеу үшін Джозефсон эффектісін, жылдамдықты өлшеу үшін Доплер эффектісін пайдалану керек.

Өлшеу әдісі – ол өлшенетін ФШ-ны пайдаланылған өлшеу принципіне сәйкес бірліктерімен салыстыру жолдары және сол тәсілдердің жиынтығы. Өлшеу әдісінде мүмкіндігінше минималды қателік болуы тиіс және сол жүйелі қателіктерді жою мен оларды кездейсоқ қателіктерге алмастыру керек.

Өлшеу классификациясы:

а) бақылау саны бойынша;

б) дәлдік айырмашылығы бойынша;

в) өлшеу нәтижесінің түрі бойынша;

г) өлшеу нәтижесін алу тәсілі бойынша;

д) өлшенетін физикалық шаманың өзгеру түрі бойынша;

е) қолданылатын өлшеу құралдарының метрологиялық тағайындалуы бойынша.

Қате дегеніміз нақты факты мен зерттеу көрсеткіштерінің арасындағы сәйкессіздік, айырмашылық. Оның өзі тіркеу қатесі, репрезентативті және өкілдікті болып бөлінеді.

Тіркеу қатесі құбылыстар мен процестерге әсер ететін себептерді дұрыс анықтамау салдарынан туады.

Репрезентативті қате ішінара бақылауда алынған сипаттамалар мен жалпы жиынтықтық сипаттамалар арасындағы айырмашылық. Бұл қате жүйелі және кездейсоқ болып бөлінеді. Жүйелі қате жалпы жиынтық бірліктерін кездейсоқ іріктеу принциптері дұрыс жүргізілмегенде пайда болады. Кездейсоқ қате ішінара бақылау мен жалпы жиынтық көрсеткіштерінің арасындағы айырмашылық.

Ішінара бақылаудан алынған көрсеткіштер мен жалпы жиынтықтың нақты көрсеткіштері арасындағы айырмашылық орташа қатемен өлшенеді. Статистикада ішінара іріктеудің орташа қатесін µ әріпімен белгілейміз және оның шамасы жалпы жиынтықтағы өзгерменің дәрежесі ішінара бақылауға алынған бірліктердің мөлшеріне тығыз байланысты. Сонымен қатар орташа қате, қайталанатын және қайталанбайтын іріктеу әдістерінің қолданылуымен байланысты.

«Қателік» деген ұғым «өлшеу нәтижесінің қателігі» және «өлшеу құралдарының қателігі» деген түсініктемелерден тұратын метрологияның ең маңызды мәселесі. Өлшеу нәтижесінің қателігі – ол өлшеу нәтижесі Х пен өлшенетін шаманың ақиқат (немесе нақты) мәні Q арасындағы айырымы:

µ = X – Q (58)

Ол өлшенетін шама мәнінің анықталмау шегін көрсетеді. Өлшеу құралдарының қателіктері – ол ӨЖ көрсеткіштері мен өлшенетін ФШ-ның айғақты (немесе нақты) мәндері арасындағы аралықты көрсетеді. Ол берілген құралдар арқылы жүргізілген өлшеу нәтижелерінің дәлділігін сипаттайды.